[發明專利]一種開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置及方法

在審

• 申請號: 201810111796.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108279388A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 葉雪榮;陳岑;陳麗影;牛皓;翟國富
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述裝置包括開關電源模塊、信號切換及調理模塊、上位機系統、示波器，其中：

所述的開關電源模塊設置有若干個故障注入點和關鍵測試節點；

所述的信號切換及調理模塊與開關電源模塊的關鍵測試節點相連；

所述的上位機系統與信號切換及調理模塊、示波器相連；

所述的示波器與信號切換及調理模塊、上位機系統相連。

2.根據權利要求1所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述開關電源模塊是輸出電流為700mA的恒流源。

3.根據權利要求1所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述關鍵測試節點的個數為14個，分別為：400V輸入電壓、漏極電壓、源極電壓、T柵極電壓、T輔助電源電壓、T光耦輸出電壓、NCP1230輸出15V電壓、二極管輸入電壓、輸出電壓、TL431供電電壓、運放供電電壓、參考電壓、輸出采樣電壓、光耦輸入電壓；所述故障注入點的個數為11個，分別為：輸出采樣電阻阻值漂移的注入點、參考電壓模塊中電阻阻值漂移的第一個注入點、參考電壓模塊中電阻阻值漂移的第二個注入點、比較調節模塊中的電阻阻值漂移的注入點、PWM控制模塊中的電阻阻值漂移的注入點、對MOSFET電流進行采樣的電阻阻值漂移的注入點、鋁電解電容容值漂移的注入點、比較調節模塊中的電容容值漂移的注入點、光耦隔離模塊中的電容容值漂移的注入點、光耦隔離模塊中的光耦電流傳輸比漂移的注入點、MOSFET導通電阻阻值漂移的注入點。

4.根據權利要求1所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述信號切換及調理模塊包括主控單元、串口通訊單元、驅動單元、繼電器切換電路、電壓調理電路，其中：

所述的串口通訊單元連接在主控單元與上位機系統之間，將主控單元的RS2303信號與USB信號進行轉換；

所述的驅動單元由譯碼芯片和晶體管陣列組成，譯碼芯片的輸入端連接主控單元的IO管腳，輸出端連接晶體管陣列的輸入端；

所述的繼電器切換電路由多個繼電器切換單元組成，每個繼電器單元由發光二極管、電阻和繼電器組成；繼電器的+5V供電端連接發光二極管的正極，電阻的兩端分別連接二極管的陰極和繼電器的控制端，繼電器的控制端口與驅動單元的晶體管陣列輸出端口相連，晶體管陣列的每個輸出端口連接兩個繼電器控制單元的控制端，繼電器的常開觸點連接電壓調理電路的輸入端，開關電源模塊的關鍵測試節點連接到繼電器的動觸頭上；

所述的電壓調理電路由分壓電路和運放跟隨電路組成，繼電器切換模塊的輸出端連接分壓電路，由分壓電路降壓后的信號經運放跟隨電路隔離后輸入到示波器。

5.根據權利要求4所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述主控單元為STM32，型號為F103ZET6；串口通訊單元為PL2303；譯碼芯片選用74LS238芯片，晶體管陣列選用ULN2003。

6.根據權利要求1所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述示波器采用雙通道示波器，型號為DSO5012A。

7.根據權利要求1所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述上位機系統包括測試設置界面、數據處理界面、測試性分析界面，其中：

所述的測試設置界面由選擇測試節點和設置數據存儲路徑組成；

所述的數據處理界面由選擇特征參數和處理前后波形顯示組成；

所述的測試性分析界面由設置閾值上下限、構建故障-測試相關性矩陣和計算測試性指標組成。

8.根據權利要求7所述的開關電源故障模擬注入及測試性分析裝置，其特征在于所述故障-測試相關性矩陣的構建方法如下：

（1）比較各故障模式下的各關鍵測試節點特征參數與無故障狀態下各特征參數的差別，超過所設置的閾值，則將該故障模式下的該特征參數定義為“1”，反之為“0”；

（2）將所有的“1”和“0”元素進行故障-測試相關性矩陣的構建。